軸承是機械傳動的支承:主要功能是支承旋轉軸或其它運動體,進行轉動或移動運動并承受相應的載荷和轉速。軸承的精度、性能和可靠性對機械設備的性能起著關鍵作用,因此其技術水平直接影響著一個國家工業發展的水平。
根據軸承中摩擦性質的不同,可將軸承分為滑動軸承和滾動軸承。
(1)滑動軸承:適用于低速低噪音環境下,多應用于家電、電動工具、印刷機械、摩托車等;
(2)滾動軸承:適用于高速高載荷環境下,多應用于汽車、飛機發動機、機床、軸承和渦輪機等領域。
滑動軸承由以下部分組成:軸被軸承支承的部分稱為軸頸,與軸頸相配的零件成為軸瓦。軸瓦可以做成整圓筒形,也稱為軸套,是支撐并旋轉于軸上的主體零件。用于支撐和固定軸瓦的部分稱為軸承座。為了改善軸瓦表面的摩擦性質而在其內表面上澆鑄的減摩材料層稱為軸承襯。注油孔用于向油溝內注入潤滑油,而油溝則用于儲存潤滑油并使潤滑油均勻分布。
滑動軸承靠平滑面支撐轉軸,在滑動摩擦下工作,具備工作平穩、可靠、無噪聲的優點。在液體潤滑條件下,滑動表面被潤滑油分開而不發生直接接觸,還可以大大減小摩擦損失和表面磨損。此外,滑動軸承承壓面積大,承載能力相對較高。
動軸承一般由內圈、外圈、滾動體和保持架四部分組成。內圈的作用是與軸相配合并與軸一起旋轉;外圈作用是與軸承座相配合,起支撐作用;滾動體是借助于保持架均勻的將滾動體分布在內圈和外圈之間,其形狀大小和數量直接影響著滾動軸承的使用性能和壽命;保持架能使滾動體均勻分布,引導滾動體旋轉起潤滑作用。此外,潤滑劑也被視為滾動軸承的第五大件,主要起潤滑、冷卻、清洗等作用。滾動軸承依靠滾動體的傳動支撐轉軸,具有更低且數值更穩定的摩擦系數,摩擦損失較小。在投入實際應用的情形下,滾動軸承還具備使用維護方便、起動性能好的優勢,并且在高載荷環境下有較強的承載能力。
中國是全球第三大軸承生產國,汽車是最大的下游應用領域。2022年我國軸承行業整體營業收入2500億元,產量259億套。汽車是軸承應用最廣泛的領域,2021年來自汽車行業的軸承消費量已占到軸承行業總量的39.19%。
圖表:2022年我國軸承行業整體營業收入2500億元
數據來源:中國軸承工業協會
新能源汽車、人形機器人帶來新興軸承需求。當前,國產軸承廠商大多處于海外軸承大廠發展的第一階段,以新能源汽車、人形機器人為代表的新興市場增量需求將為具備研發實力與卡位優勢的廠商帶來發展所需的資金,助力這些企業進一步拓展不同下游市場擴大營收規模、抵御行業波動。
風電軸承國產替代空間較大,以滑替滾趨勢逐漸顯現。我國風電軸承主要依賴進口,國產化率較低。風電主軸軸承、齒輪箱軸屬于附加值較高的兩個產品,但國產化率仍處于較低的水平,分別只有32.97%、0.58%。滑動軸承具有承載能力強、體積小、結構簡單等特點,將會是未來風電齒輪箱最具潛力的設計方案之一,有望逐漸實現“以滑替滾”。
機床軸承包括主軸軸承、絲杠軸承和傳動軸軸承,面臨較大國產替代空間。2023年全球市場規模達231.51億元人民幣,貝哲斯咨詢預計2028年全球機床軸承市場總規模有望達289.48億元。國內高端數控機床零部件自供率較低,軸承廠商面臨較大國產替代空間。
單臺汽車軸承價值量為1500元。傳統汽車的驅動、轉向、傳動、底盤及輔助系統等領域以及新能源汽車的電機、減速器等部件均需要使用軸承。根據捷太格特官網和NSK數據,單臺汽車約使用100套軸承。根據中國軸承工業協會數據,單臺汽車軸承價值量約1500元。
新能源汽車較傳統燃油汽車新增電驅動總成,對軸承提出新的挑戰。傳統燃油汽車的驅動系統在新能源汽車中被替代為了電驅動總成。電驅動總成由電機與減速器構成。汽車驅動電機調速范圍寬、啟動轉矩大、功率密度高、效率高的特性,使其對軸承的高速、高低溫、耐久性、穩定性、可靠性提出了更高的要求。
新能源汽車滲透率不斷提升,帶動新能源汽車用軸承市場空間翻倍。根據五洲新春公告,新能源汽車用軸承單車數量較傳統汽車單車數量減少20個左右,但由于技術要求更高,價格也更高,預計新能源汽車單車軸承價值總量與傳統汽車單車價值總量相當。根據測算,2023年國內新能源車軸承市場空間約144億元,到2030年有望增長至292.5億元。
傳統燃油汽車高端軸承被美、日、歐軸承企業主導。汽車內使用的中高端軸承包括發動機系列軸承,汽車變速器、差速器等齒輪箱用長壽命軸承,以及汽車輪轂單元軸承。國內部分汽車軸承企業雖然也有生產、配套,但大部分被應用在合資品牌的低檔車型和部分自主品牌汽車上,國內85%以上的中高端汽車的高端軸承仍以海外品牌的軸承為主。
國內新能源汽車崛起,客戶定點體系重構,為汽車軸承國產化帶來機遇。自2008年中國首次推出新能源汽車產業發展規劃至今,在政策支持、產業鏈玩家自主創新提升技術實力的推動下,國產新能源車銷量快速提升。國產軸承廠商在產業發展初期就配合主機廠共同研發,配合新能源汽車車型變化快速迭代,與主機廠形成綁定,在主機廠降本趨勢下,新能源汽車軸承國產化率不斷提升。